×

Вы используете устаревший браузер Internet Explorer. Некоторые функции сайта им не поддерживаются.

Рекомендуем установить один из следующих браузеров: Firefox, Opera или Chrome.

Контактная информация

+7-863-218-40-00 доб.200-80
ivdon@ivdon.ru

Предпосылки к созданию геодезического мониторинга устойчивости отвалов с учетом предрасчета его деформированного состояния

Аннотация

А.В. Ковязин

  В статье предлагается методика моделирования напряженно-деформированного состояния отвалов для последующей организации системы геодезического мониторинга их устойчивости. Приведен сравнительный анализ результатов моделирования и инструментальных наблюдений.

Ключевые слова: напряженно-деформированное состояние, геодезические наблюдения, деформации, осадки, сдвижения земной поверхности

25.00.32 - Геодезия

В соответствии с действующими нормативными документами организация наблюдений за устойчивостью откосов отвалов должна базироваться на изучении геологического строения и физико-механических свойств пород, а также геометрии и структурных особенностей массива [1].
Закладку линий реперов наблюдательной станции следует производить в наименее устойчивых участках объекта. На устойчивость откоса влияет целый ряд параметров: угол заоткоски борта, высота отвала, подрезка слоев в основании отвала, наличие тектонических нарушений наличие слабых контактов и пластичных слоев в основании отвала, увлажненность отвальных масс и обводненность основания отвалов, сейсмические воздействия и вибрации от работы оборудования.
Некорректный учет вышеперечисленных факторов может привести к ошибкам при проектировании наблюдений: как в расположении рабочих реперов, так и в периодичности наблюдений, что может привести к недостоверности конечных результатов и несвоевременному реагированию на изменение устойчивости объекта.
В связи с вышеперечисленными соображениями возникает необходимость оценки устойчивости откосов по всем приведенным параметрам в единой методике. В работе предлагается оценка устойчивости откосов на основе моделирования с применения метода конечных элементов [2]. Данный метод получил большое распространение во многих областях науки и техники, и применение его ограничивалось лишь наличием большого объема вычислений. Повышение производительности компьютерной техники привело к появлению большего количества программных продуктов основанных на данном методе, как универсальных, так и специализированных: ABAQUS, ANSYS, NASTRAN, SCAD, Лира, Старкон и др. Для решения поставленной задачи применялось ПО PLAXIS.
Для моделирования устойчивости откосов отвала использовались вышеописанные параметры, соответствующие отвалу фосфогипса высотой около 50 м с плотными глинами в основании. В процессе моделирования изменяли параметры отвала. При этом использовалась расчетная модель понижения φ (угол внутреннего трения) и с (сцепление) [3]. В итоге моделирования определялся коэффициент запаса устойчивости (КЗУ) (1) для различных геометрических и физических параметров.
 (1)
Зависимости КЗУ от различных параметров представлены на рис. 1.



Рис. 1 – графики зависимостей КЗУ от различных параметров


На основе полученных результатов были выбраны участки отвала с минимальным КЗУ. На этих участках были предусмотрены инструментальные наблюдения за устойчивостью откосов, которые выполнялись по методике, описанной в работе [1] по восьми профильным линиям (рис. 2). Результаты наблюдений представлены в виде эпюры осадок (рис. 3).



Рис. 2 - Схема расположения профильных линий на отвале



Рис. 3 - Эпюра вертикальных смещений (осадок) верхней и нижней бровки отвала по периметру сооружения между профильными линиями 1 и  8


Как видно из рис. 3, максимальные деформации приурочены к линиям 3-3 и 4-4, которые были определены на основе предрасчета деформаций (см. рис. 1).
Предложенная методика позволяет достаточно быстро и с большой достоверностью выявить зоны для производства инструментальных наблюдений. Методика прошла проверку при организации геодезического мониторинга на отвалах фосфогипса в Саратовской и Московской областях.

Литература:
1. Инструкция по наблюдению за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. - Л.: ВНИМИ, 1971. - 187 с.
2. Фадеев А.Б. Метод конечных элементов в геомеханике. - М.: Недра, 1987. - 221 с.
3. Plaxis версия 8 справочное руководство. - СПб.: ООО «НИП Информатика», 2006. - 182 с.